(57)【要約】【課題】排水中から被除去物を純度よく回収除去することが可能な方法、およびそれに用いる装置を提供する。【解決手段】排水またはろ過処理水に少なくとも１対の電極対を浸漬し、前記電極対に電圧を印加して水酸化物イオンを生成させる工程、前記水酸化物イオンを、被除去物を含む処理すべき排水と接触させて、処理すべき排水中の被除去物を凝集させる工程、および凝集した被除去物を、ろ過処理する工程を含む、排水中の被除去物の回収除去方法とする。また、排水またはろ過処理水を電解して水酸化物イオンを発生させるための少なくとも１対の電極対を備えた電解槽、前記電解槽に接続され、水酸化物イオンを含む排水またはろ過処理水を処理槽に送液するための注水ポンプ、前記注水ポンプに接続され、被除去物を含む処理すべき排水を貯留可能な処理槽、およびろ過膜を有する、排水中の被除去物の回収除去装置とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水またはろ過処理水に少なくとも１対の電極対を浸漬し、前記電極対に電圧を印加して水酸化物イオンを生成させる工程、
前記水酸化物イオンを、被除去物を含む処理すべき排水と接触させて、処理すべき排水中の被除去物を凝集させる工程、および
凝集した被除去物を、ろ過処理する工程を含む、
排水中の被除去物の回収除去方法。
【請求項２】
前記電極対に、不溶性電極対を用いる請求項１に記載の回収除去方法。
【請求項３】
前記電極対の少なくとも１つの電極に、鉄電極を用いる請求項１に記載の回収除去方法。
【請求項４】
前記電極対の各電極の極性の切り替えを行う請求項１〜３のいずれか１項に記載の回収除去方法。
【請求項５】
前記被除去物が、コロイド粒子を含む請求項１〜４のいずれか１項に記載の回収除去方法。
【請求項６】
被除去物をろ過した処理水の、濁度および／または導電率を測定し、得られた濁度および／または導電率の値に応じて、水酸化物イオンの濃度を調整する工程をさらに含む請求項１〜５のいずれか１項に記載の回収除去方法。
【請求項７】
排水またはろ過処理水を電解して水酸化物イオンを発生させるための少なくとも１対の電極対を備えた電解槽、
前記電解槽に接続され、水酸化物イオンを含む排水またはろ過処理水を処理槽に送液するための注水ポンプ、
前記注水ポンプに接続され、被除去物を含む処理すべき排水を貯留可能な処理槽、および
ろ過膜を有する、
排水中の被除去物の回収除去装置。
【請求項８】
前記処理槽内に配置され、水酸化物イオンを含む排水またはろ過処理水と、被除去物を含む処理すべき排水とを混合するための混合槽をさらに有する請求項７に記載の回収除去装置。
【請求項９】
被除去物を含む処理すべき排水を貯留可能な処理槽、
当該処理槽内に設けられ、排水を電解して水酸化物イオンを発生させるための少なくとも１対の電極対、および
ろ過膜を有する、
排水中の被除去物の回収除去装置。
【請求項１０】
前記処理槽内に配置され、内部に前記電極対が配置されており、被除去物を含む処理すべき排水が供給されて当該排水を電解するための電解混合槽をさらに有する請求項９に記載の回収除去装置。
【請求項１１】
前記ろ過膜が、前記処理槽内であって排水に浸漬される位置に配置されている請求項７〜１０のいずれか１項に記載の回収除去装置。
【請求項１２】
前記処理槽内であって、前記ろ過膜の下部に散気管をさらに有する請求項１１に記載の回収除去装置。
【請求項１３】
前記電極対が、不溶性電極対である請求項７〜１２のいずれか１項に記載の回収除去装置。
【請求項１４】
前記電極対の少なくとも１つの電極が、鉄電極である請求項７〜１２のいずれか１項に記載の回収除去装置。
【請求項１５】
導電率計および／または濁度計をさらに有する請求項７〜１４のいずれか１項に記載の回収除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水中の被除去物を純度よく回収除去することが可能な方法と、当該方法に用いられる回収除去装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、産業廃棄物を減らすこと、また産業廃棄物を分別し再利用することまたは産業廃棄物を自然界に放出させないことは、エコロジーの観点から重要なテーマであり、２１世紀の企業課題である。
【０００３】
この産業廃棄物の中には、被除去物が含まれた色々な流体がある。これらは、汚水、排水、廃液等の色々な言葉で表現されているが、以下、水や薬品等の流体中に被除去物である物質が含まれているものを排水と呼び説明する。
【０００４】
これらの排水は、濾過処理装置等で前記被除去物が除去され、排水がきれいな流体となり再利用されることが比較的多い一方で、分別された被除去物は、産業廃棄物として処理されることが多い。
【０００５】
被除去物を除去する従来の方法としては、たとえば、半導体のＣＭＰ工程から排出されるコロイド排水では、凝集剤等を添加して微粒子を凝集させて粒子径を増大させ膜分離が行われている。
【０００６】
具体的には、特許文献１には、コロイド状の被除去物を含むコロイド溶液に、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）、Ａｌ2（ＳＯ4）3（硫酸バンド）等の凝集剤や、ＨＣｌ（塩酸）、ＮａＯＨ（水酸化ナトリウム）等のｐＨ調整剤を添加して被除去物の凝集粒子を生成させ、これをフィルタでろ過することが開示されている。
【０００７】
特許文献２および３には、ＣＭＰ工程から発生した被除去物が含まれると共に濃縮された流体中に、ハロゲンイオンを含む化合物等の導電率調整剤やｐＨ調整剤を添加し、電解によってシリカと鉄イオンが化合した高分子化合物である凝集剤をまず生成させ、この凝集剤を用いて流体中の被除去物を凝集させて、ろ過することが開示されている。
【０００８】
しかしながら、上記の凝集剤、ｐＨ調整剤、導電率調整剤のような排水成分以外の成分は、異物と言えるものである。排水にこのような異物を添加する場合には、回収した被除去物を含むスラッジ中に異物が多量に混入して、回収した被除去物の純度が再利用基準値未満にまで低下してしまう。このため、エコロジーの観点から被除去物が再利用されることが望ましいのにもかかわらず、スラッジの再利用が困難になるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３５５７１９７号公報
【特許文献２】特許第４２３３４８５号公報
【特許文献３】特許第４２３３４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記従来技術の問題点に鑑み、本発明は、排水中から被除去物を純度よく回収除去することが可能な方法、およびそれに用いる装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、排水またはろ過処理水に少なくとも１対の電極対を浸漬し、前記電極対に電圧を印加して水酸化物イオンを生成させる工程、
前記水酸化物イオンを、被除去物を含む処理すべき排水と接触させて、処理すべき排水中の被除去物を凝集させる工程、および
凝集した被除去物を、ろ過処理する工程を含む、
排水中の被除去物の回収除去方法である。
【００１２】
本発明はまた、排水またはろ過処理水を電解して水酸化物イオンを発生させるための少なくとも１対の電極対を備えた電解槽、
前記電解槽に接続され、水酸化物イオンを含む排水またはろ過処理水を処理槽に送液するための注水ポンプ、
前記注水ポンプに接続され、被除去物を含む処理すべき排水を貯留可能な処理槽、および
ろ過膜を有する、
排水中の被除去物の回収除去装置である。
【００１３】
本発明はまた、被除去物を含む処理すべき排水を貯留可能な処理槽、
当該処理槽内に設けられ、排水を電解して水酸化物イオンを発生させるための少なくとも１対の電極対、および
ろ過膜を有する、
排水中の被除去物の回収除去装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、従来のように異物成分を添加することなく、排水中の被除去物の微粒子を凝集させてろ過処理することができるため、被除去物の純度を低下させることなく、被除去物を再利用可能なスラッジ等として回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の回収除去方法の実施に用いる実施の態様１の回収除去装置の構成図
【図２】本発明の回収除去方法の実施に用いる実施の態様２の回収除去装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の方法は、排水またはろ過処理水に少なくとも１対の電極対を浸漬し、前記電極対に電圧を印加して水酸化物イオンを生成させる工程、
前記水酸化物イオンを、被除去物を含む処理すべき排水と接触させて、処理すべき排水中の被除去物を凝集させる工程、および
凝集した被除去物を、ろ過処理する工程を含む、
排水中の被除去物の回収除去方法である。
【００１７】
本発明の方法の望ましい一実施の態様では、前記電極対に、不溶性電極対を用いる。
【００１８】
本発明の方法の望ましい別の実施の態様では、前記電極対の少なくとも１つの電極に、鉄電極を用いる。
【００１９】
本発明の方法の望ましい一実施の態様では、前記電極対の各電極の極性の切り替えを行う。
【００２０】
本発明の方法の望ましい一実施の態様では、前記被除去物が、コロイド粒子を含む。
【００２１】
本発明の方法の望ましい一実施の態様は、被除去物をろ過した処理水の、濁度および／または導電率を測定し、得られた濁度および／または導電率の値に応じて、水酸化物イオンの濃度を調整する工程をさらに含む。
【００２２】
別の側面から、本発明の第１の装置は、排水またはろ過処理水を電解して水酸化物イオンを発生させるための少なくとも１対の電極対を備えた電解槽、
前記電解槽に接続され、水酸化物イオンを含む排水またはろ過処理水を処理槽に送液するための注水ポンプ、
前記注水ポンプに接続され、被除去物を含む処理すべき排水を貯留可能な処理槽、および
ろ過膜を有する、
排水中の被除去物の回収除去装置である。
【００２３】
本発明の第１の装置の望ましい一実施の態様は、前記処理槽内に配置され、水酸化物イオンを含む排水またはろ過処理水と、被除去物を含む処理すべき排水とを混合するための混合槽をさらに有する。
【００２４】
本発明の第２の装置は、被除去物を含む処理すべき排水を貯留可能な処理槽、
当該処理槽内に設けられ、排水を電解して水酸化物イオンを発生させるための少なくとも１対の電極対、および
ろ過膜を有する、
排水中の被除去物の回収除去装置である。
【００２５】
本発明の第２の装置の望ましい一実施の態様は、前記処理槽内に配置され、内部に前記電極対が配置されており、被除去物を含む処理すべき排水が供給されて当該排水を電解するための電解混合槽をさらに有する。
【００２６】
本発明の第１および第２の装置の望ましい一実施の態様では、前記ろ過膜が、前記処理槽内であって排水に浸漬される位置に配置されている。このとき、より望ましい一実施の態様は、前記処理槽内であって、前記ろ過膜の下部に散気管をさらに有する。
【００２７】
本発明の第１および第２の装置の望ましい一実施の態様では、前記電極対が、不溶性電極対である。
【００２８】
本発明の第１および第２の装置の望ましい別の実施の態様では、前記電極対の少なくとも１つの電極が、鉄電極である。
【００２９】
本発明の第１および第２の装置の望ましい一実施の態様は、導電率計および／または濁度計をさらに有する。
【００３０】
以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３１】
（実施の形態１）
実施の形態１では、上記本発明の第１の装置を使用して本発明の回収除去方法が実施される。当該装置の構成例を図１に示す。
【００３２】
処理される排水５は、たとえば、電子産業から排出される、水がシリコン、シリカ、セリア、炭化珪素、カーボンブラックなどを被除去物として含む排水である。これらの被除去物は、おおよそ０．０５μｍ〜０．３μｍ程度の粒径の微粒子であり、これらの微粒子は通常の排水処理である凝集沈殿や、遠心分離などでは、処理することが困難で純水製造などで使用されるＵＦろ過処理（限外ろ過処理）などの高度な処理が必要とされる。本発明の回収除去方法は、特にコロイド粒子（ここでは、動的光散乱法により測定される粒径が１０ｎｍ〜１μｍの微粒子をコロイド粒子とする）を除去するのに適している。
【００３３】
まず、電解槽９に、最初は、被除去物を含む排水を注入する。一度本発明の回収除去方法が実施された場合には、平膜２でろ過処理され、ろ過ポンプ６から排出されるろ過処理水１６の一部を、流量調整バルブ１５を介して電解槽９へ供給する。ろ過処理水１６を電解に用いる場合には、排水５から被除去物がろ過分離されているため、安定した電解が可能であるという利点がある。なお、電解槽９には、ろ過処理水１６を供給することなく、常に排水を注入しても構わない。
【００３４】
電解槽９には、電圧を印加して水酸化物イオンを生成させる電解用電極対として第１の電極１０と第２の電極１１が浸漬されている。電極対へ電解制御装置１２より任意の直流電圧を印加し、排水５またはろ過処理水１６を電気分解し、水酸化物イオンを生成させる。ここでは、電極対１０、１１には、溶解性電極である鉄電極を用いており、水酸化物イオンが陰極近傍で発生し、陽極からは、陽イオンとして鉄イオンが溶出し、水酸化鉄水溶液が生成する。なお、電極対１０、１１に、不溶性電極を用いても構わないが本実施の形態では溶解性電極が適している。電極は１対に限らず、複数対使用してもよい。
【００３５】
排水を電解する場合には、電極表面に不純物が付着することがある。また、電解により、鉄電極が溶解して消耗する。このような場合、電解制御装置１２によって電極１０、１１の極性の切り替えを行えば、電極表面に付着した不純物を除去したり、溶解性電極を用いた電解を長時間実施することができる。
【００３６】
電解槽９と処理槽１は、注水ポンプ８を介して接続されており、水酸化鉄水溶液（水酸化物イオンを含む排水またはろ過処理水）が、処理槽１内に注入される。一方で、処理すべき排水５も、処理槽１に注入される。ここで、処理槽１は、槽内に混合槽３を有しており、水酸化鉄水溶液、および排水５が混合槽３内において混合され、水酸化物イオンが処理すべき排水５と接触する。混合槽３の使用によれば、予め排水５中の水酸化物イオン濃度を均一にしてから、排水５および水酸化物イオンを処理槽１全体に供給することにより、水酸化物イオン濃度の制御が容易になるという効果が得られる。
【００３７】
被除去物が、たとえば、０．１μｍ程度の平均粒子径のカーボンブラックなどの微粒子の場合、微粒子はコロイド粒子であり、電荷を持つためお互いに反発しあい、排水中に分散した状態となっている。
【００３８】
この電荷を持った微粒子に、水酸化物イオン、および場合によりこれと対となる陽イオン（ここでは鉄イオン）が近づき、微粒子の電荷を中和することにより、微粒子同士は凝集し、粒子径が増大した凝集粒子となる。このとき、凝集粒子の粒子径は数十倍にもなり得、平膜２の孔径より大きくなって、平膜２の表面に堆積し、ろ過分離が可能となる。
【００３９】
ろ過ポンプ６により被除去物の微粒子が凝集した排水を平膜２を介して排出することによって、ろ過分離が行われる。ここで、平膜２は、処理槽１内であって排水に浸漬される位置に配置されている。これにより、凝集粒子が大きくなりすぎないうちにろ過されるので、水酸化物イオンの注入量を容易に最適化することができるという効果が得られる。平膜２の孔径は被除去物の粒子径を元に設定される。たとえば、平膜２の孔径を０．２５μｍとすると、それ以下の微粒子はろ過分離することができず、ろ過処理水は濁った水質になるおそれがあるので、この孔径よりも小さい孔径を採用することが推奨される。なお、ここでは膜として平膜２を用いているが、膜の形状はこれに限られず、円筒膜等種々の形状の膜を用いることができる。
【００４０】
処理槽１に浸漬された平膜２の下部には、エアーポンプ７と接続された散気管４が設けられている。散気管４を介して気体を供給することにより、平膜２近傍の水酸化物イオン濃度および粒子濃度が均一化されたり、平膜２表面に付着した微粒子が再分散されたり、平膜２表面に堆積した微粒子の離脱が促進されるため、凝集効果とろ過性能を向上させることができる。
【００４１】
ろ過ポンプ６の後段には、水質を計測するセンサーとして、導電率計１３および濁度計１４などが取り付けられている。これらの計器が示す値により導電率の上昇や濁度の上昇などを検出することで、印加電圧を調整したり、電解の停止または注水ポンプの停止によって水酸化物イオンの供給を停止したりして、水酸化物イオンの濃度を調整することができる。これにより、ろ過処理水１６が所定の水質の範囲に入るように容易に制御ができるので、ろ過分離の性能、回収スラッジの純度を容易に監視することができる。特に本願発明では、イオンの作用によって、被除去物を凝集させるために、水酸化物イオン濃度の調整目的には、導電率計の使用が適している。
【００４２】
ろ過処理によって清浄なろ過処理水１６を得ることができる。一方で、処理槽１内の被除去物の濃度が所定の濃度を超えたら、ろ過操作を停止し、被除去物の凝集物を沈殿させる。その後、処理槽１より排出ポンプ１８を介して回収スラッジ１９を回収することができる。
【００４３】
（実施の形態２）
実施の形態２では、上記本発明の第２の装置を使用して本発明の回収除去方法が実施される。当該装置の構成例を図２に示す。
【００４４】
実施の形態２については、実施の態様１と異なる点のみ説明する。その他の点については実施の形態１と同様である。図２において、図１と同様の構成および要素については、同じ参照符号を使用する。
【００４５】
実施の形態２で使用される除去装置は、電極対１０、１１が処理槽内に設けられている点、および前記電解槽と混合槽に代えて電解混合槽１７を設置している点で実施の形態１の除去装置と異なっている。
【００４６】
図２に示すように、処理槽１内に電解槽と混合槽をかねた電解混合槽１７を設置すると、電解で生成するイオンを直接排水５に接触させることができ、また、装置自体をコンパクトにすることができる。
【００４７】
ここでは、電極１０、１１に不溶性電極を用いている。不溶性電極を用いた場合には、ろ過処理水に電極由来の不純物が含まれることが無いため、ろ過処理水の純度を容易に排水基準値以下とすることができ、本実施の形態においては不溶性電極の使用が望ましい。不溶性電極としては、たとえば、Ｐｔ電極、Ｐｔを含む化合物の電極、Ｐｔ又はＰｔ化合物で被覆された電極等を用いることができる。微粒子が直接的に電極に接触するため、電極が劣化する可能性がある。これに対し、ダイヤモンドが塗布されたダイヤモンド電極などを用いることで、電極の劣化を進みにくくすることもできる。なお、本実施の形態においても鉄電極等の溶解性電極を用いてもよい。
【００４８】
処理すべき排水５が電解混合槽１７に注入されると、槽内に配置された電極近傍で発生する水酸化物イオン、および場合により陽イオン（水素イオン）によって、微粒子の電荷が中和されることにより、微粒子同士が凝集し、ろ過するのに十分なまでに粒子径が増大した凝集粒子となる。
【００４９】
本発明の回収除去方法は、このように、被除去物の粒子を凝集させるために異物成分を添加する従来方法とは異なり、電解により生じるイオンの電荷を利用して被除去物を凝集させている。このため、回収される被除去物の純度を低下させることなく、被除去物を再利用可能なスラッジ等として回収することができる。また、ろ過処理水の方も高純度で回収することができ、再利用が可能である。
【００５０】
なお、本発明は、上記の実施の態様に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で当該発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者によって各種変更及び修正が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明にかかる排水中の被除去物の回収除去方法および装置は、従来のように異物成分を添加することなく、排水中の被除去物の微粒子を凝集させてろ過処理することができるため、被除去物の純度を低下させることなく、被除去物を再利用可能なスラッジ等として回収することができ、電子産業分野等から発生する排水の処理に有用である。
【符号の説明】
【００５２】
１  処理槽
２  平膜
３  混合槽
４  散気管
５  排水
６  ろ過ポンプ
７  エアーポンプ
８  注水ポンプ
９  電解槽
１０  第１の電極
１１  第２の電極
１２  電解制御装置
１３  導電率計
１４  濁度計
１５  流量調整バルブ
１６  ろ過処理水
１７  電解混合槽
１８  排出ポンプ
１９  回収スラッジ
【図１】
2013198830.tif 000003
【図２】
2013198830.tif 000004